автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Электрофизические и оптоэлектронные свойства гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов

На правах рукописи

МАЗУРОВ АЛЕКСАНДР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ a-Si:H И ЕГО СПЛАВОВ

(05.27.06 -Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-2004

Работа выполнена на кафедре материаловедения и физической химии в Московском государственном институте электронной техники (техническом университете)

Научный руководитель:

доктор технических наук Шерченков А.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Теруков Е.И.

доктор технических наук,

профессор Раскин А.А.

Ведущая организация:

ГосНИИ физических проблем им. Ф.В. Лукина.

Защита состоится «_»_2004 г.

на заседании диссертационного Совета Д.212.134.03 при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу: 124498 Москва, К-498, г. Зеленоград, МИЭТ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан « Соискатель

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного Совету

д.т.н., профессор

Мазуров А. В.

ь щ^{г^циднного совету

Коледов Л.А.

»

Общая характеристика работы Актуальность работы.

В настоящее время неупорядоченные полупроводники, в частности, аморфный гидрогенизированный кремний и сплавы на его

основе находят широкое применение в технологии твердотельной электроники. Связано это, прежде всего, с уникальной совокупностью свойств этих материалов, изменяемых в широких пределах за счет варьирования технологических режимов осаждения, и возможности осаждения a-Si:H и его сплавов практически на любую поверхность площадью до 106 см2.

Поскольку технология формирования a-Si:H хорошо совместима с обычной кремниевой технологией производства интегральных схем, это явилось предпосылкой для создания приборов и устройств, совмещающих в себе аморфную и кристаллическую форму кремния. На сегодняшний день это, прежде всего, гетеропереходные биполярные транзисторы и пространственные активные матрицы на основе тонкопленочных полевых транзисторов для устройств ввода и вывода графической и видео информации, элементы солнечных батареи, датчики -излучения, фотодатчики и мишени видиконов в трубках изображения.

Применение гетероструктур аморфный/кристаллический кремний позволяет совместить высокую эффективность c-Si с низкой стоимостью получения a-Si:H. Однако практическая реализация приборов на их основе затруднена из-за того, что существует широкий набор параметров, чувствительных к технологии получения пленок a-Si:H (ширина щели по подвижности плотность состояний

дефектов, изменение концентрации водорода и т.д.) и отсутствуют ясные представления о закономерностях формирования гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник.

Поскольку характеристики гетероструктур

аморфный/кристаллический полупроводник во многом определяются особенностями переноса носителей в них, изучение механизмов токопереноса в подобных гетероструктурах является важной научно-практической задачей. Ее решение способствует оптимизации технологии получения гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник и позволяет выявить закономерности формирования подобных гетероструктур. Кроме того, гетероструктуры аморфный/кристаллический полупроводник могут служить модельным объектом, изучение свойств которого будет способствовать выявлению

закономерностей формирования более сложных для понимания гетероструктур аморфный/аморфный полупроводник. Таким образом, изучение особенностей механизмов переноса носителей заряда в гетероструктурах аморфны/кристаллический полупроводник является актуальной задачей твердотельной электроники.

Целью данной диссертационной работы являлось изучение механизмов переноса носителей заряда в гетероструктурах

аморфный/кристаллический полупроводник, выявление взаимосвязи между технологическими параметрами получения аморфных полупроводников и электрофизическими свойствами гетероструктур а^И/с^, а-8Ш(п-тип)/с-81, а-81С:И/с-81 и а^ЮеЛ/с^, и определение оптимальных технологических параметров для получения гетероструктур приборного качества. Научная новизна

1) Впервые исследованы прямые и обратные ветви вольт-амперных характеристик (ВАХ) гетероструктур а-81:И/с-81, а-8Щ(п-тип)/с-81, а-8Ю:И/с-81 и а-8Юе:И/с-81 в широком диапазоне смещений (от 0 до 15 В, для прямых ветвей и от 0 до -15 В для обратных ветвей ВАХ) и температур (от комнатной до 250°С), сформированных по высокоскоростной технологии роста пленок а-8Щ и сплавов на его основе методом НЧ ПХО.

2) Показана взаимосвязь между особенностями переноса носителей заряда в гетероструктурах а^Ш/с^, а-8Щ(п-тип)/с-81, а-81С:И/с-81 и а-8Юе:И/с-81 при прямых и обратных смещениях и электрофизическими свойствами аморфных пленок а-8Щ, а-8Щ(п-тип), а-81С:И и а-8Юе:И. Установлено, что токи утечки через гетеропереход при малых прямых смещениях контролируются состояниями на границе раздела гетероструктур а^Ш/с^, а^СИ/с^ и а-8Юе:И/с-81, расположенными вблизи уровня Ферми аморфного полупроводника, которые для а-81:И и а-81С:И обусловлены оборванными связями кремния, а для а-8Юе:И оборванными связями германия.

3) При малых прямых смещениях токоперенос в гетероструктурах а-8Юе:И/с-81 осуществляется за счет многоступенчатого туннелирования дырок из с-81 р-типа в а-8Юе:И до уровня дефектов, обусловленного оборванными связями Ое, где происходит их эмиссия в валентную зону аморфного сплава. При больших прямых смещениях ток ограничен пространственным зарядом, а его рост обеспечивается за счет термической активации захваченных электронов с уровней

ловушек в верхней половине щели, обусловленных оборванными связями Si.

4) Установлено, что процессы генерации и рекомбинации, контролирующие перенос носителей заряда при высоких обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, происходят в обедненной области аморфного полупроводника.

5) Исследованы спектральные характеристики гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si. Анализ квантовой эффективности фотопреобразования гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si показал, что изучаемые гетероструктуры имеют высоко качественную границу раздела. Показано, что пик фоточувствительности гетероструктур a-SiGe:H/c-Si можно сдвигать в ИК область за счет уменьшения Eg зоны сплава a-SiGe:H. Практическая значимость

1) Разработаны стенды для измерения температурных и спектральных зависимостей ВАХ, которые позволяют проводить измерения в широком диапазоне температур с высокой точностью: ошибка в измерении тока не превышает 2,5%, а напряжения - 2%.

2) Предложены эквивалентные электрические схемы (ЭЭС) гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si как для прямых, так и для обратных смещений, которые позволяют описать вольт-амперную характеристику в широком диапазоне смещений и температур измерения. Моделирование ВАХ изучаемых гетероструктур с помощью предложенных эквивалентных электрических схем позволило с высокой точностью определить параметры переноса носителей заряда и выявить закономерности формирования подобных гетероструктур. Полученные таким образом результаты позволяют прогнозировать характеристики приборов на основе гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник.

3) Комплексный анализ электрофизических и оптоэлектронных свойств пленок a-Si:H, a-Si:H(n-тип), a-SiC:H и a-SiGe:H и результатов моделирования ВАХ гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si с использованием разработанной методики моделирования ВАХ, в основе которой лежат предложенные ЭЭС, позволил оптимизировать технологию получения гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник на основе a-Si:H и его сплавов, полученных методом НЧ ПХО при повышенных скоростях роста. Определены технологические режимы осаждения, при которых

формируются гетероструктуры a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si приборного качества.

4) Выводы и рекомендации, сделанные в диссертационной работе Мазурова А.В. в части исследования электрофизических свойств и оптимизации технологии формирования гетероструктур на основе аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов с германием и углеродом, использованы в серии НИР по созданию фоточувствительных структур и в учебном процессе МИЭТ (ТУ) в лекционном курсе и лабораторном практикуме по дисциплинам «Материалы электронной техники», «Полупроводниковые преобразователи энергии» и «Физика и химия полупроводников». Результаты работы могут быть использованы при создании элементов солнечных батарей и датчиков излучения на основе аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов с германием и углеродом. Основные положения, выносимые на защиту

1. Методика моделирования прямых и обратных ветвей В АХ гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si с использованием эквивалентных электрических схем, позволяющих описать ВАХ в широком диапазоне прикладываемых к гетероструктурам смещений и температур, а также определить параметры переноса носителей заряда.

2. Механизмы переноса носителей заряда при прямых и обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, сформированных при повышенных скоростях роста.

3. Взаимосвязь плотности состояний в щели по подвижности а^Ш и сплавов на его основе и на границе раздела гетероструктуры аморфный/кристаллический полупроводник и механизмов переноса носителей заряда при прямых и обратных смещениях.

4. Формирование гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si приборного качества в низкочастотной плазме (55кГц) тлеющего разряда при повышенных скоростях роста и низких температурах осаждения.

Апробация работы.

По результатам исследований были сделаны доклады на: Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2000»; Межвузовской научно-технической конференции "Электроника и информатика" МИЭТ, Зеленоград 1999-2004 гг.; конференции «Полупроводники-99»,

Новосибирск, 1999 г.; Международной школе-конференции по физическим проблемам в материаловедении полупроводников, Черновцы, 1999 г.; XI Научно-технической конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (Датчик - 99). Гурзуф.; 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, International Congress Centre Munich, Germany.; International workshop on "Modern problems in the physics of surfaces and nanostructures" 2001 Yaroslavl.; Отчетной конференции по программе: Топливо и энергетика. 2001 г., Москва, МЭИ.; Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «Электроника». Зеленоград, 2001 г.; SPIE's 47-th Annual Meeting, 2002, Seattle.; Восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. 2002 г. Москва. МЭИ.; Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники", Санкт-Петербург, 2002г, 2004 г.; Международная конференция по физике электронных материалов ФИЭМ-02, 2002 г. Калуга, Россия.; IV Международная научно-техническая конференция, Москва МИЭТ, 2002г.; International Conference "Micro- and nanoelectronics - 2003" (ICMNE-2003, Zvenigorod, Moscow district, 2003); Публикации.

По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе: 1 в журнале "Перспективные материалы", 3 работы в трудах зарубежных конференций, а также тезисы докладов на российских и международных конференциях. Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 220 страниц машинописного текста, включая 41 таблицу, 143 рисунка и список литературы в количестве 134 наименований и приложения. Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована основная цель работы. Представлена общая характеристика диссертации.

В первой главе рассмотрены различные варианты приборного применения аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов. Показано, что a-Si:H и сплавы на его основе широко применяются в микроэлектронике и солнечной энергетике. При этом работа устройств на основе аморфных полупроводников базируется на свойствах

гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник.

Рассмотрены основные особенности зонных энергетических диаграмм гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник с использованием современных представлений о свойствах а-81:Н. Показано, что на свойства гетероструктуры а-81:Н/е-81 влияют поверхностные состояния на границе раздела и состояния в объеме аморфного полупроводника. Представлены основные механизмы переноса носителей заряда в гетероструктурах на основе кристаллических и аморфных полупроводников. Показано, что из-за наличия локализованных состояний, в щели по подвижности а-8кН, наиболее вероятным механизмом переноса носителей заряда является механизм переноса, связанный с туннелированием. Приведена ЭЭС, описывающая ВАХ гетероструктуры а-81:Н(и-тип)/е-81. Анализ литературных данных показал, что механизмы переноса носителей заряда в гетероструктурах на основе аморфных полупроводников недостаточно изучены, что затрудняет целенаправленное совершенствование технологии аморфного гидрогенизированного кремния и препятствует оптимизации свойств приборов и устройств на основе а-81:Н и его сплавов.

Во второй главе представлены существующие технологии получения тонких пленок аморфных полупроводников. Показано, что метод НЧ ПХО отличается от других возможностью формировать пленки а-81:Н и его сплавов при повышенных скоростях роста и пониженных температурах осаждения. В связи с этим данный метод является перспективным для широкого внедрения технологии аморфного гидрогенизированного кремния в промышленность.

Предложены методики, позволяющие исследовать свойства и механизмы переноса носителей заряда в гетероструктурах аморфный/кристаллический полупроводник. Подробно описаны разработанные для измерения температурных и спектральных зависимостей ВАХ стенды. Проведенные тестовые измерения ВАХ гетероструктур а-81:Н/е-81 показали, что ошибка в измерении тока не превышает 2,5%, а напряжения - 2%.

Предложен комплекс взаимно дополняющих современных методик для определения состава, микроструктуры, электрофизических и оптоэлектронных свойств тонких пленок аморфных полупроводников: рентгеновский микрозондовый анализ, спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда, вторичная ионная масс-спектроскопия, ИК-спектроскопия, электронный парамагнитный резонанс, температурная

зависимость темновой проводимости и измерение оптического поглощения.

Представлены методики, позволяющие определять плотность состояний в объеме аморфного полупроводника и на границе раздела гетероструктуры аморфный/кристаллический полупроводник: температурная зависимость фотопроводимости, измерение спектральной зависимости коэффициента поглощения по методу постоянного фототока, вольт-фарадные характеристики и электронный парамагнитный резонанс.

В третьей главе представлены результаты исследования ВАХ гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов для определения доминирующих механизмов переноса носителей заряда.

В разделе 3.1 показано, что ВАХ гетероструктур a-Si:H/c-Si при малых прямых смещениях (U< 1,0 В) описываются соотношением:

/= J0 exp(AV), (1)

где - ток насыщения, А - параметр.

Установлено, что параметр А слабо изменяется с ростом температуры, а Jq экспоненциально уменьшается с увеличением 1/кТ. В этом случае преобладающим механизмом переноса носителей заряда является многоступенчатое туннелрование с захватом и эмиссией носителей заряда на ловушках (МТЗЭ).

В области высоких прямых смещений (U>l,0 В) ВАХ гетероструктур a-Si:H/c-Si описывается соотношением вида:

J = KV '(2)

где К - параметр, который зависит от толщины пленки, распределения ловушек и проводимости материала, т - постоянная (т>1).

Установлено, что m линейно возрастает, а значения К экспоненциально уменьшаются с ростом 1/Т. Подобное поведение температурных зависимостей m и К характерно для случая, когда ток ограничен объемным зарядом (ТООЗ).

В области малых обратных смещений (от 0 до -1,0 В) ток описывается соотношением (1) и, как и в случае прямых смещений, доминирующим является МТЗЭ. При высоких обратных смещениях (от -1,0 до -15 В) ВАХ удовлетворительно описывается соотношением

где Vi - контактная разность потенциалов, Z - постоянная, п -показатель степени, значения которого меньше 1. Подобная зависимость характерна для тока, обусловленного процессами

генерации и рекомбинации носителей в обедненной области. Было показано, что значения показателя степени п близки к значению 0,5. Это свидетельствует о том, что a-Si:H/c-Si, сформированные при различных температурах осаждения (Тп), являются гетероструктурами с резким р-п переходом.

В разделе 3.2 показано, что при легировании a-Si:H фосфором в области U<l,0 В ток в гетероструктурах a-Si:H(n-тип)/c-Si контролируется МТЗЭ, а в области U>l,0 В преобладает ТООЗ. Обратные ветви ВАХ гетроструктур a-Si:H(n-тип)/c-Si, сформированных при концентрации в реакционной смеси

(Кр=([РНз+Н2]/([51Н4]+[РНз+Ы2]) 100%)) менее 1,22%, во всем диапазоне обратных смещений описываются выражением (2), при этом показатель степени близок к 1. В этом случае ток контролируется объемным сопротивлением аморфной пленки. Для a-Si:H(n-тип)/c-Si, сформированных при Яр>1,22%, ток в области смещений от 0 до -1,0 В контролируется объемным сопротивлением пленки a-Si:H п-тиш, а в области смещений от -1,0 до -15 В он контролируется процессами генерации и рекомбинации носителей в обедненной области.

В разделе 3.3 показано, что для гетероструктур a-SiC:H/c-Si, сформированных при концентрации в реакционной смеси

(Кс=С[СН4]/([81Н4]+[СН4]) 100%), равной 20%, в области 1К1,0 В перенос носителей заряда контролируется МТЗЭ, а для a-SiC:H/c-Si, полученных при Яс=60 и 80%, ВАХ при температурах выше 336 К описывается омическим законом. При U>l,0 В ВАХ гетероструктур a-SiC:H/c-Si ( 11^=20%) в значительной степени определяется влиянием объемного сопротивления слоя a-SiC:H, а ВАХ гетероструктур, полученных при =60% и 80%, в этом диапазоне смещений контролируется ТООЗ. В области от 0 до -1,0 В в гетроструктурах, сформированных при Rc=20 и 60%, доминирует ТООЗ, а при U от -1,0 до -15 В токоперенос определяется процессами генерации и рекомбинации в обедненной области. Для гетероструктур, сформированных при Rc=80%, вся обратная ветвь ВАХ контролируется объемным сопротивлением слоя a-SiC:H.

В разделе 3.4 показано, что в области U<l,0 В перенос носителей заряда в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si контролируется МТЗЭ. При U>l,0 В ток ограничен объемным зарядом. Для гетероструктур а-8Юе:Н/с-81, сформированных при концентрации германа (Ксе=([СеН4]/([81Н4]+[ОеН4])) 100%), равной 9,1%, в диапазоне от 0 до -1В перенос носителей заряда осуществляется по механизму МТЗЭ.

При концентрациях германа Ясе>9,1% ток в формируемых гетероструктурах а-8Юе:Н/с-81 в этой области смещений определяется ТООЗ. В области смещений от -1 до -15 В ВАХ всех гетероструктур а-8Юе:Н/с-81 контролируется процессами генерации и рекомбинации в обедненной области.

Анализ спектральных характеристик гетероструктур а-81:Н/с-81, а-8Ю:Н/с-81 и а-8Юе:Н/с-81 (см. рис.1), представленный в главе 3, показал, что они имеют высокое качество границы раздела. Это может

быть связано с пассивацией водородом оборванных связей в аморфных пленках и на границе раздела а-81:Н/с-81, а-8Ю:Н/с-81-и а-8Юе:Н/с-81, а также наличием ионной бомбардировки поверхности роста в НЧ разряде. Установлено, что коротковолновый край поглощения квантовой эффективности фотопреобразования гетерос-Рис. 1. Типичный вид спектральной труктур а-81:Н/с-81, а-81С:Н/с-81 зависимости относительной квантовой и а-§хОе:Н/с-81 зависит от Е

эффекттности фотопреобразовашя аморфного полупроводника. 8 гетероструктур a-SiGe:H/c-SL

Длинноволновый край этой зависимости определяется межзонными оптическими переходами в узкозонном материале с-81 в результате поглощения фотонов с энергией, большей, чем Ее кристаллического кремния. Полученные из спектральных зависимостей, данные говорят о том, что параметрами гетероструктур а-8Юе:Н/с-81 можно управлять, сдвигая пик фоточувствительности в ИК область за счет уменьшения ширины запрещенной зоны сплава а-8Юе:Н.

В четвертой главе представлены результаты комплексного исследования свойств пленок а-81:Н и его сплавов, сформированных в низкочастотной (55кГц) плазме тлеющего разряда.

В разделе 4.1 приведены результаты исследования свойств пленок а-81:Н. Показано, что увеличение Тп приводит к упорядочению структуры пленок а-81:Н. Установлено, что в диапазоне Тп от 100 до 275°С наблюдаются минимальные значения плотностей состояний как в объеме а-8кН, так и на границе раздела гетероструктуры а-81:Н/с-81. Это связано с тем, что при достаточно большой концентрации водорода в пленке a-Si:H происходит пассивация водородом оборванных связей

Si. Данное предположение коррелирует с данными ИК-спектроскопии, согласно которым в этом диапазоне температур осаждения наблюдаются максимальная концентрация водорода в пленке а^1:Н. Основываясь на данных комплексного исследования свойств пленок а^1:Н, определены оптимальные технологические режимы формирования слоев приборного качества.

В разделе 4.2 показаны результаты исследования свойств пленок а^1:Н п-типа. Различный характер поведения микроструктурного параметра в зависимости от указывает на различные механизмы роста пленок а^1:Н п-типа при малых и больших концентрациях РНз в реакционной смеси. Установлено, что при Яр<1,11% происходит кластерирование Si- Н? связей на внутренних поверхностях. При больших концентрациях РН3 этот процесс затрудняется и практически полностью подавляется при максимальном его содержании. Показано, что при Яр от 0,49 до 1,11% положение уровня Ферми относительно края зоны проводимости для пленок а^1:Н п-типа уменьшается. При дальнейшем увеличении Яр от 1,11 до 1,37% смещения уровня Ферми к краю зоны проводимости не наблюдается. Комплексный анализ свойств пленок а^1:Н п-типа позволил выявить оптимальные режимы формирования слоев а^1:Н п-типа

В разделе 4.3 приведены результаты комплексного исследования свойств тонких пленок а^Ю:Н. Показано, что формирование сплава а^Ю:Н происходит в результате косвенной диссоциации СН4 путем взаимодействия радикалов с молекулами метана. Показано, что с введением углерода в пленку а^1:Н происходит увеличение значений Е6, уменьшение фоточувствительности пленок а^Ю:Н и уменьшение значений параметра В (который определялся из спектральной зависимости коэффициента поглощения аморфных пленок в координатах Тауца). Такое поведение параметра В указывает на то, что рост концентрации углерода в а^Ю:Н приводит к увеличению разупорядоченности структуры. Установлено, что рост концентрации СН4 приводит к росту плотности состояний в нижней части щели по подвижности. Показано, что состояния вблизи уровня Ферми обусловлены оборванными связями кремния. Проведенный комплексный анализ характеристик слоев сплава а^Ю:Н позволил определить оптимальный режим формирования слоев сплава а^Ю:Н.

В разделе 4.4 представлены результаты комплексного исследования свойств тонких пленок а^Юе:Н. Установлено, что введение германия в а^1:Н приводит к уменьшению от 1,73 до 1,24 эВ. Однако при этом

увеличивается разупорядоченность структуры сплава a-SiGe:H. Установлено, что введение Ge в a-Si:H приводит к замене Si-H связей на Ge-H. При этом увеличение RGe приводит к увеличению плотности глубоких состояний и центров рекомбинации в формируемых пленках, что сопровождается снижением их фоточувствительности. Совместный анализ данных моделирования температурной зависимости фотопроводимости и ИК-спектроскопии позволил установить, что глубокие состояния в нижней части щели по подвижности обусловлены оборванными связями Ge, а в верхней половине - оборванными связями Si. Комплексный анализ свойств сплава a-SiGe:H позволил определить оптимальный режим осаждения слоев узкозонного сплава a-SiGe:H приборного качества методом НЧ ПХО.

В главе 5 представлены результаты анализа механизмов переноса и их взаимосвязи с природой состояний в аморфном полупроводнике. Предложены ЭЭС гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si для прямых и обратных смещений. Моделирования ВАХ с использованием этих ЭЭС проводилось с использованием разработанного программного обеспечения. В результате было проведено моделирование температурных зависимостей ВАХ во всем диапазоне подаваемых смещений. Полученные результаты позволили уточнить параметры переноса носителей заряда и использовались для определения природы уровней, контролирующих процессы переноса.

Раздел 5.1 посвящен анализу гетероструктур a-Si:H/c-Si. Для моделирования прямых ветвей ВАХ гетероструктур в диапазоне от 0 до 15 В использовалась ЭЭС, представленная на рис. 2. При этом ток через

и

Рис.2. Эквивалентная электрическая

с- и/ с- гетероструктуры a-Si:H/c-Si, схема гетероструктур а-ЬпН/с-Ьг при ' ' ' п '

прямых смещениях.

Рис.3. Прямые ветви ВАХ гетероструктуры a-Sv.II/c сформированнойприГп=225 "С.

диод описывает экспоненциальной зависимостью (1). Степенная зависимость тока от напряжения при высоких прямых смещениях, прикладываемых к гетероструктуре а-81:Н/с-81, характеризуется двумя параллельными резисторами, один из которых является омическим сопротивлением ( ), а второй имеет нелинейную зависимость сопротивления от напряжения ( ). При этом ток через определяется выражением (2). Отличие от ранее существовавших ЭЭС заключается в наличии шунтирующего сопротивления , параллельного диоду, которое позволяет учесть токи утечки через гетеропереход. В этом случае для эквивалентного сопротивления схемы ( ) было получено выражение:

Падение напряжений на отдельных участках ^схемы определялось из:

Выражения (5)-(6) использовались для расчета прямой ветви ВАХ гетероструктуры а-81:Н/с-81. Подгоночными параметрами, для данной схемы являлись т, А, которые и определялись в результате

моделирования. Из рис.3 видно, что теоретически рассчитанные прямые ветви ВАХ (сплошные линии) хорошо описывают экспериментальные данные (символы).

Совместный анализ свойств пленок а-81:Н и результатов моделирования гетероструктур а-81:Н/с-81 позволил установить, что при прямых смещениях, процесс многоступенчатого туннелирования дырок из с-81 в а-81:Н, заканчивается на уровне, обусловленном нейтральными оборванными связями 81, с которого и происходит эмиссия дырок в валентную зону а-81:Н. Токи утечки через гетеропереход контролируются оборванными связями 81. При высоких и>1,0 В уровень дефектов, с которого происходит термическая активация носителей в зону проводимости а-81:Н, определяется уровнем двукратно занятой оборванной связи 81. Установлено, что омическое сопротивление, оказывающее определяющее влияние на ВАХ при и>1,0 В, обусловлено объемным сопротивлением слоя а-81:Н.

ЭЭС гетероструктур а-81:Н/с-81 при обратных смещениях отличается от ЭЭС, приведенной на рис. 8, тем, что ток, проходящий через нелинейное сопротивление описываться соотношением (3), а равно:

Из анализ свойств a-Si:H и результатов моделирования ВАХ гетероструктур a-Si:H/c-Si установлено, что увеличение плотности состояний в запрещенной зоне аморфного полупроводника увеличивает вероятность возникновения при обратном смещении механизма переноса, обусловленного МТЗЭ. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда, определяющие механизмы переноса в гетерострукрах a-Si:H/c-Si при высоких обратных смещениях, происходят в обедненной области a-Si:H. Установлено, что степень разупорядоченности a-Si:H влияет на процессы переноса при обратных смещениях. Положение уровня, с которого происходит генерация носителей заряда в зону проводимости, определяется степенью разупорядоченности структуры пленки a-Si:H. Из моделирования температурных зависимостей VD определено сродство к электрону (X) и коэффициент температурного изменения Eg (а). Изменение значений с изменением можно объяснить изменением плотности состояний на границе раздела гетероструктуры a-Si:H/c-Si и в щели по подвижности a-Si:H. Совместный анализ данных, приведенных в разделах 3.1, 4.1 и 5.1, позволил определить оптимальный режим получения гетероструктур a-Si:H/c-Si приборного качества методом НЧ ПХО. Установлено, что при Тп=225 °С, Eg a-Si:H равно 1,78 эВ, плотность состояний вблизи уровня Ферми (Nie) равна 2,7-1015 см'3, в нижней части Eg - 8,8-1016 см'3, и обеспечиваются максимальные значения фоточувствительности (1,5-106). При этом наблюдаются минимальные значения плотности

Рис. 10. Обратные ветви ВАХ Рис.11. Прямые ветви ВАХ гетероструктуры a-Sr.II/c-Si, ге1пер<нтру1ипурыа-Н'г.Н(п-1пш1)/с-Н'1, сформированной приГп-225°С. сформированной приРН} = 1,22 %.

состояний на границе раздела гетероструктуры а-81:Н/с-81

(N55=1,1-10" см"2)

В разделе 5.2 представлен анализ свойств гетероструктур а-81:Н (п-тип)/с-81. Для моделирования прямых ветвей ВАХ применялась ЭЭС, представленная на рис. 8.

Установлено, что токи утечки в гетероструктурах а-81:Н(п-тип)/с-81 в отличие от гетероструктур а-81:Н/с-81 контролируются не только дефектными состояниями в аморфном полупроводнике типа оборванная связь 81, но также и дефектными состояниями, связанными с легированием фосфором. Показано, что уровень, с которого происходит термическая активация носителей в зону проводимости а-81:Н п-типа, обусловлен появлением дефектов, вызванных легированием а-81:Н фосфором, а значения сопротивления определяются объемным сопротивлением слоя аморфного полупроводника.

При обратных смещениях для гетрероструктур а-81:Н(п-тип)/с-81, сформированных при Яр<1,22 %, ЭЭС состоит из линейного и нелинейного сопротивлений включенных параллельно. В этом случае И, представляется следующим образом:

Л, = ({\;'кит,У я)/((\/Кит-,)+ Л). (8)

Для гетероструктур а-81:Н(п-тип)/с-81, сформированных при Яр> 1,22%, описывается соотношением:

Из рис.12 видно, что результаты моделирования (сплошные линии) хорошо описывают экспериментальные ВАХ (символы) гетероструктур а-81:Н(п-тип)/с-81. При Я.р<1,22% обратные ветви ВАХ во всем диапазоне прикладываемых смещений описываются степенной зависимостью между током и напряжением. При этом перенос носителей заряда контролируется состояниями, связанными с легированием а-81:Н атомами фосфора. При малых Яр (менее 1,22%) определяющее влияние на ВАХ оказывает объемное сопротивление слоя а-81:Н п-типа. При Яр>1,22% в области смещений от -1 до -15 В появляется дополнительный механизм переноса носителей заряда. При и от 0 до -1 В ВАХ имеет омическую зависимость, при и от-1 до -15 В перенос носителей заряда контролируется процессами генерации и рекомбинации носителей заряда в обедненной области а-81:Н п-типа.

Определены % для а-81:Н п-типа, которые отличаются от % для а-81:Н. Это может быть связано с различием в плотности и профилях ра-

Рис. 12. Обратные ветви ВАХ гетероструктур a-Si:H(n-mun)/c-Si, сформированныхприконцентрации РН3 =0,49%(а) и 1,3 7%(б).

спределения состояний в щели по подвижности a-Si:H и a-Si:H(n-тип) и на границе раздела гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si.

Комплексный анализ свойств пленок a-Si:H п-тиш и результатов моделирования ВАХ гетероструктур a-Si:H(n-тип)/c-Si при прямых и обратных смещениях позволил определить оптимальные режимы осаждения для получения гетроструктур приборного качества методом НЧ ПХО. Установлено, что при Тп=200 С и RP, равном 1,22%, Eg a-Si:H(n-тип) составляет 1,73 эВ, уровень Ферми наиболее близко расположен к краю зоны проводимости (отстоит от нее на 0,34 эВ), наблюдаются высокие значения темновой проводимости 8-10 Ом см

В разделе 5.3 представлен анализ свойств гетероструктур a-SiC:H/c-Si. Моделирование прямых ветвей ВАХ гетероструктуры a-SiC:H/c-Si, полученной при

20%, производилось с использованием рис. 8. ВАХ гетероструктур a-SiC:H/c-Si, 80%, описывается ЭЭС, отличающейся от тем, что диод заменен на нелинейное которое определяется выражением (2). Rз

ЭЭС, представленной на полученных при К^=60 и представленной на рис.8 сопротивление, ток через такой схемы:

л (аде/;)*,

' [и1;К1и",)+1{1

(10)

[и2/к2и2"-)+я2

На рис.13 результаты моделирования представлены сплошными линиями, а экспериментальные ВАХ символами. Анализ полученных по результатам моделирования данных и свойств пленок a-SiC:H, показал, что в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si, сформированных при 1^с=20%, токоперенос в области U<l,0 В осуществляется за счет МТЗЭ, при этом

0.01 0.1 1 10 0.01 0.1 1 10 и, в и,в

а) б)

Рис 13. Пряные ветви ВАХ гетероструктур a-SiC:H/c-Si, сформированныхприRc=20%(а) иRc=60%(б).

дырки из е-81 р-типа туннелируют до уровня дефектов, который отстоит от валентной зоны на 0,46 эВ, с которого происходит эмиссия дырок в валентную зону а-81С:Н. В области и>1,0 В определяющее влияние на ВАХ гетероструктуры а-81С:Н/с-81 оказывает объемное сопротивление а-81С:Н. Для гетероструктур, сформированных при высоких Яс, было установлено, что в области и<1,0 В ВАХ в значительной степени определяется влиянием объемного сопротивления слоя а-81С:Н, а в области больших прямых смещений ток ограничен объемным зарядом. Смену механизма переноса носителей заряда в гетероструктурах а-81С:Н/с-81 с увеличением можно объяснить ростом объемного сопротивления а-81С:Н и ростом концентрации дефектов в аморфной пленке. Установлено, что токи утечки в гетероструктурах а-81С:Н/с-81 контролируются состояниями вблизи уровня Ферми и обусловлены оборванными связями Б1. Показано, что омическое сопротивление, оказывающее влияние на ВАХ при и>1,0 В, обусловлено объемным сопротивлением слоя а-81С:Н.

Эквивалентное сопротивление схемы для гетероструктур

а-81С:Н/с-81, сформированных при Яс=20 и 60%, при обратных смещениях определяется соотношением (9), а гетероструктуры а-81С:Н/е-81, сформированной при Яс=80%, соотношением (8). Из рис.14 видно, что рассчитанные с помощью соотношений (8) и (9) обратные ветви ВАХ гетероструктур а-81С:Н/с-81 хорошо описывают экспериментальные зависимости. Совместный анализ свойств пленок а-81С:Н и результатов моделирования позволил установить, что смена механизмов переноса носителей заряда в а-81С:Н/с-81 при обратных

0.01 0.1 1 10 0.01 0.1 1 10

и,в и,в

а) б)

Рис 14. Обратные ветви ВАХ гетероструктур а-81С:Н/с-81, сформированных при Яс=20% (а) иЯс=80%(б). смещениях по мере роста Я, обусловлена увеличением плотности состояний в щели подвижности a-SiC:H и объемного сопротивления слоя a-SiC:H. Установлено, что токи утечки при малых обратных смещениях определяются энергетическими состояниями со стороны a-SiC:H, расположенными вблизи уровня Ферми и обусловленными оборванными связями Si. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда происходят в обедненной области a-SiC:H. Определены ^и а для а-81С:Н.

Комплексный анализ свойств пленок а-5|С:Н и гетероструктур а-8Ю:Н/с-81 при прямых и обратных смещениях показал, что гетероструктуры а-81С:Н/с-51 приборного качества формируются при повышенных скоростях роста слоя а-81С:Н (11,2 А/с), а Яс и Тп равны 20% и 320 °С соответственно. В этом случае плотность дефектов в а-81С:Н вблизи уровня Ферми составляет 3,5-1015 см"3, в верхней части щели по подвижности - 1,5-Ю17 см'3, в нижней части - 1,51017 см'3. Плотность состояний на границе раздела гетероструктуры а-8Ю:Н/с-81 минимальна и составляет 4,2-1011 см"2.

В разделе 5.4 представлен анализ гетероструктур a-SiGe:H/c-Si. ВАХ гетроструктур a-SiGe:H/c-Si при прямых смещениях описывается с помощью ЭЭС, представленной на рис.8. При этом видно (рис.14), что теоретические кривые ВАХ (сплошные линии) хорошо описывают экспериментальные (символы). Совместный анализ результатов моделирования и свойств слоев a-SiGe:H показал, что при малых прямых смещениях токоперенос в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si осуществляется за счет многоступенчатого туннелирования дырок из

Рис. 14. Прямые ветви ВАХ Рис 15. МТЗЭ в гетероструктурах гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si, a-SiGe:H/c-Si. сформированной при=2 7,5 %.

c-Si р-типа в a-SiGe:H до уровня дефектов EL, обусловленного оборванными связями Ge (см. рис. 15), где происходит их эмиссия в валентную зону аморфного сплава. При больших прямых смещениях ток ограничен пространственным зарядом, а его рост обеспечивается за счет термической активации захваченных электронов с уровней ловушек в верхней половине щели Еи, обусловленных оборванными связями Si. Токи утечки в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si контролируются поверхностными состояниями на границе раздела, которые определяются локализованными состояниями в a-SiGe:H, расположенными вблизи уровня Ферми и обусловлены оборванными связями Ge. Значения R2 контролируются объемным сопротивлением слоя a-SiGe:H.

R3 схемы, описывающей обратные ветви ВАХ гетероструктур а-8!Ое:Н/с-81, сформированных при определяется из (7). Для

a-SiGe:H/c-Si, сформированных при ^>9,1%, ^ определяется из (9). Из рис.16 следует, что теоретические ВАХ (сплошные линии) хорошо описывают экспериментальные (символы).

Результаты моделирования позволили установить, что для гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si ( 1^=9,1%) при малых обратных смещениях происходит многоступенчатое туннелирование в a-SiGe:H неосновных носителей электронов, инжектированных из c-Si в a-SiGe:H, где происходит их захват на локализованных состояниях, обусловленных оборванными связями Si, и последующая их эмиссия в зону проводимости a-SiGe:H. Для гетероструктур, сформированных при Есе=27,5 и 44,5%, когда ток контролируется ТООЗ, рост тока обеспечивается за счет термической активации захваченных электронов

10» 101 10'

10'

—.

10' 10'

10'

10'

ю1

„ ю3

ю'Ш^/

/ ( Г-1Л к

к

7/1 ^ г»* 1 к

ОГ |=ЗЛк 10'

г/ V Г =421 к

с Л Г=4Мк 1(Н

10'

¿//^ ¿¿г

Т 2)2 К

Т 337 К

'^ГУЖ О Т У2К

Т-5Ч2 К

Т-422 К

г»г Л Т-ИЖ

и, в

и, в

а) б)

Рис. 16. Обратные ветви ВАХ гетероструктур a-SiGe:H/c-Si,

сформированныхпри Я(;=9,1% (а) иИс=27,5%(б).

с энергетических уровней в верхней половине щели, обусловленных

оборванными связями Si. Такую смену механизма при малых обратных

смещениях можно связать с уменьшением Eg аморфного

полупроводника. Установлено, что в области высоких обратных

смещений генерация и рекомбинация носителей заряда происходит в

обедненной области a-SiGe:H. Уровни энергий, с которых происходит

генерация носителей заряда, расположены вблизи дна зоны

проводимости. Установлено, что значения ^ для a-SiGe:H, уменьшаются

с введением Ge в a-Si.H.

Проведенный комплексный анализ свойств пленок a-SiGe:H и

гетероструктур a-SiGe:H/c-Si при прямых и обратных смещениях

позволил установить, что гетероструктуры SiGe:H/c-Si приборного

качества могут быть сформированы методом НЧ ПХО при повышенных

скоростях роста аморфной пленки (9,0 А/с). Оптимальной Яо,. при

Тп=225°С является 9,1%. В этом случае Е„ равна 1,64 эВ, плотность

17 -3

дефектов в нижней части щели по подвижности равна 1,2-10 СМ' , в

верхней части - 5,0-1016 СМ*3, вблизи уровня Ферми - 1,5-10'5 СМ3, а

1 л4

фоточувствительность пленки а-8Юе:Н - 4,9-Ю . Плотность состояний на границе раздела гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si равна 1,5'Ю" СМ 2 Основные результаты и выводы:

1. Впервые получены и исследованы гетероструктуры a-Si:H/c-Si,

a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si приборного качества, осажденные методом НЧ (55 кГц) ПХО при повышенных скоростях роста. Разработана методика измерений вольт-ампераных характеристик гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник при различных температурах и различных длинах волн падающего

излучения. Разработанные стенды позволяют проводить измерения ВАХ в диапазоне температур от комнатной до 250°С и в диапазоне длин волн падающего излучения от 500 до 1100 нм с высокой точностью: ошибка в измерении тока не превышает 2,5%, а напряжения - 2%.

2. Исследование свойств слоев a-Si:H и его сплавов позволило установить, что с ростом температуры осаждения от 100 до 275°С наблюдается рост плотности состояний в нижней части щели по подвижности. При формировании слоев a-Si:H ^типа происходит кластерирование Б^Нг связей на внутренних поверхностях при содержании РН3 в газовой смеси менее 1,11%. С ростом концентрации РНз этот процесс замедляется и практически полностью подавляется при максимальной концентрации РНз (1,37%). Рост концентрации С в пленках a-SiC:H приводит к росту плотности состояний, при этом состояния вблизи уровня Ферми обусловлены оборванными связями Si. Введение Ge в a-Si:H приводит к замене Si-H связей на Ge-H. Установлено, что глубокие состояния в нижней части щели по подвижности a-SiGe:H обусловлены оборванными связями Ge, а в верхней половине - оборванными связями Si.

3. Предложены эквивалентные электрические схемы гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, позволяющие описать прямые и обратные ветви ВАХ в широком диапазоне прямых (от 0 до 15 В) и обратных (от 0 до -15 В) смещений. На основе предложенных схем разработано программное обеспечение и реализована методика моделирования ВАХ, позволяющая определять параметры преобладающих механизмов переноса при прямых и обратных смещениях в исследуемых гетероструктурах аморфный/кристаллический полупроводник. Полученные уточненные значения параметров позволили выявить закономерности формирования гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si.

4. Анализ спектральных характеристик гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si показал, что они имеют высокое качество границы раздела. Это может быть связано с пассивацией водородом оборванных связей в аморфных пленках и на границе раздела a-Si:H/c-Si, а также наличием ионной бомбардировки поверхности роста в НЧ разряде. Коротковолновый край поглощения квантовой эффективности фотопреобразования гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si определяется шириной запрещенной зоны аморфного полупроводника, а длинноволновый - межзонными

оптическими переходами в узкозонном материале с-81. Параметрами гетероструктур а-81Ое:Н/с-81 можно управлять, сдвигая пик фоточувствительности в ИК область за счет уменьшения ширины запрещенной зоны сплава а-81Ое:Н.

5. Анализ механизмов переноса носителей в гетероструктурах а-81:Н/с-81, а-81:Н(п-тип)/с-81, а-81С:Н/с-81 и а-81Ое:Н/с-81 показал, что при малых прямых смещениях многоступенчатое туннелирование дырок с захватом и эмиссией носителей заканчивается их эмиссией в валентную зону аморфного полупроводника. При этом уровень, с которого происходит эмиссия для гетероструктур а-81:Н/с-81 обусловлен нейтральными оборванными связями 81, а для а-81Ое:Н/с-81 - дефектами типа оборванная связь Ое. Смена механизма переноса носителей заряда при малых прямых смещениях для гетероструктур а-81С:Н/с-81 с увеличением концентрации С в аморфной пленке от многоступенчатого туннелирования к омической зависимости объясняется ростом объемного сопротивления аморфного слоя и увеличением концентрации дефектов в а-81С:Н. Токи утечки через гетеропереход контролируются состояниями на границе раздела гетероструктур а-81:Н/с-81, а-81С:Н/с-81 и а-81Ое:Н/с-81, расположенными со стороны аморфного полупроводника вблизи уровня Ферми, которые для а-81:Н и а-81С:Н обусловлены оборванными связями 81, а для а-81Ое:Н - оборванными связями Ое.

6. Установлено, что при высоких прямых смещениях омическое сопротивление, оказывающее влияние на ВАХ всех исследованных гетероструктур, обусловлено объемным сопротивлением слоя аморфного полупроводника. Смена механизмов переноса носителей заряда в а-81С:Н/с-81 с увеличением концентрации С от омической зависимости к току, ограниченному объемным зарядом, обусловлена изменением объемного сопротивления слоя а-81С:Н и плотности состояний в щели подвижности а-81С:Н. Термическая активация носителей заряда в зону проводимости аморфного полупроводника, для гетероструктур а-81:Н/с-81 происходит с энергетических уровней, обусловленных двукратно заряженной оборванной связью 81, для а-81:Н(п-тип)/с-81 этот уровень обусловлен появлением дефектов, связанных с легированием а-81:Н атомами фосфора, а для а-81Ое:Н/с-81 обусловлен оборванными связями кремния.

7. Установлено, что увеличение плотности состояний в запрещенной зоне а-81:Н и а-81Ое:Н увеличивает вероятность возникновения в гетероструктурах а-81:Н/с-81 и а-81Ое:Н/с-81 при малом

обратном смещении многоступенчатого туннелирования с захватом и эмиссией носителей заряда на ловушках. Токи утечки в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si при малых обратных смещениях определяются энергетическими состояниями со стороны a-SiC:H, расположенными вблизи уровня Ферми и обусловленными оборванными связями Si. Для гетероструктур a-SiGe:H/c-Si смена механизма переноса носителей заряда от многоступенчатого туннелирования к ТООЗ при малых обратных смещениях с увеличением концентрации GeH4 в газовой смеси связана с уменьшением ширины запрещенной зоны формируемого a-SiGe:H.

8. Установлено, что в области больших обратных смещений для гетероструктур a-Si:H(n-тип)/c-Si, сформированных при концентрации РН3 в газовой смеси более 1,22%, появляется механизм переноса носителей заряда, обусловленный процессами генерации и рекомбинации носителей заряда в обедненной области a-Si:H(n-тип). Как и в случае прямых смещений смена механизмов переноса носителей заряда при обратных смещениях в a-SiC:H/c-Si с увеличением концентрации С в пленке обусловлена ростом объемного сопротивления слоя a-SiC:H и увеличением плотности состояний в щели подвижности a-SiC:H.

9. Установлено, что процессы генерации, контролирующие перенос носителей заряда при высоких обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, происходят в обедненной области аморфного полупроводника. Определено сродство к электрону и коэффициент температурного изменения щели по подвижности для слоев a-Si:H, a-Si:H(n-тип), a-SiC:H и a-SiGe:H. Установлено, что на величину сродства к электрону влияет изменение плотности состояний на границе раздела гетероструктур a-Si:H/c-Si и в щели по подвижности a-Si:H.

10. Комплексный анализ свойств пленок a-Si:H и его сплавов, и гетероструктурах a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-тип)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, сформированных в НЧ (55 кГц) плазме тлеющего разряда, позволил определить технологические режимы формирования гетероструктур приборного качества. Установлено, что гетероструктуры a-Si:H/c-Si приборного качества формируются при температуре подложки 225 С. При этом ширина запрещенной зоны для a-Si:H равна 1,78 эВ, обеспечиваются максимальное значение фоточувствительности пленок (1,5-106) и минимальные значения плотности состояний на границе раздела гетероструктуры a-Si:H/c-Si (N^=^1*10" см-2).

Показано, что при температуре подложки, равной 200°С, и концентрации РН3 в смеси реакционных газов 1,22% формируются гетероструктуры a-Si:H(n-nm)/c-Si приборного качества. При этом Eg для a-Si:H n-типа составляет 1,73 эВ, уровень Ферми наиболее близко расположен к краю зоны проводимости (отстоит от нее на 0,34 эВ), наблюдаются высокие значения темновой проводимости (8-104 Ом'1 СМ '). Установлено, что при Тп=320°С гетероструктуры a-SiC:H/c-Si приборного качества формируются при концентрации СН4 в смеси реакционных газов 20%. При этом плотность состояний на границе раздела гетероструктуры a-SiC:H/c-Si минимальна и составляет 4,2-10" СМ 2. Оптимальной концентрацией GeH4 в смеси реакционных газов при ТП=225°С для получения гетероструктур a-SiGe:H/c-Si приборного качества является 9,1%. В этом случае фоточувствительность пленки a-SiGe:H - 4,9'104, ширина щели по подвижности - 1,64 эВ, плотность состояний на границе раздела гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si равна 1,5-10" см-2.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Мазуров А. В. Фотопроводимость сплавов a-Sil-x:Cx:H, сформированных в низкочастотной плазме тлеющего разряда (55 кГц), и плотность локализованных состояний в них.// Тезисы докладов Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-99". Москва. МИЭТ. 1999 г. С. 67.

2. Б.Г.Будагян, А.А.Шерченков, А.Е.Бердников, Г.Л.Горбулин, А.В.Мазуров, В.Д.Черномордик, А.А.Попов. Оптоэлектрические свойства сплавов a-SiC:H, выращенных в низкочастотной (55 кГц) плазме тлеющего разряда. // Полупроводники-99, Новосибирск, 25-29 октября 1999 г. С.206.

3. Б.Г.Будагян, А.А.Шерченков, А.Е.Бердников, М.Н.Мейтин, Г.Л.Горбулин, А.В.Мазуров, С.В.Лемешко, В.Д.Черномордик, А.А.Попов. Морфология поверхности и электрофизические свойства сплавов a-S11_xGex:H, сформированных в НЧ плазме (55 кГц) тлеющего разряда. // Полупроводники-99, Новосибирск, 25-29 октября 1999 г. С.205.

4. B.G.Budaguan, A.A.Sherchenkov, G.L.Gorbulin, A.V.Masurov, V.D.Chernomordik Electrophysical characteristics of a-Si1-xGex:H alloys formed in low-frequency (55 kHz) glow discharge. // Third International School-Conference on Physical Problems in Material Science of

Semiconductors (PPMSS'99), Chernivtsi, Ukraine, September 7-10, 1999. P. 67.

5. Б.Г.Будагян, А.А.Шерченков, А.В.Бирюков, Г.Л.Горбулин, А.В.Мазуров Разработка технологии получения гетероструктур a-SiGe:H/c-Si и a-SiC:H/c-Si для датчиков излучения. // Тезисы докладов XI Научно-технической конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (Датчик - 99). Гурзуф, май 1999 г. С. 84-85.

6. Мазуров А. В. Влияние температуры подложки на электрофизические свойства пленок сплава a-SiC:H, полученных в низкочастотной плазме (55 кГц) тлеющего разряда.// Тезисы докладов седьмой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2000". Москва. МИЭТ. 2000 г. С. 49.

7. Мазуров А. В. Влияние концентрации метана на оптические и фотоэлектрические свойства сплавов a-SiC:H.// Материалы Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов". Москва. МГУ. 2000 г. С. 467.

8. Мазуров А.В. Вольт амперные характеристики гетеропереходов на основе аморфного гидрогенизированного кремния.// Тезисы докладов восьмой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2001". Москва. МИЭТ. 2001 г. С. 67.

9. В. G. Budaguan, A. A Sherchenkov & А. V. Mazurov. Investigation of a-SiGe:H/c-Si Heterojunction for Fotodiode Fabrication. // 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, International Congress Centre Munich, Germany 22-26 October 2001, pp.2947-2950.

10. Budaguan B.G., Sherchenkov A. A., Mazurov A. V., Chernomordick V.D. Electophysycal properties of a-SiC:H/c-Si heterojunctions.// Book of abstract international workshop on "Modern problems in the physics of surfaces and nanostructures" 18-21 June 2001, Yaroslavl, p. 60.

11. Будагян Б.Г., Шерченков А.А., Горбулин Г.Л., Мазуров А.В. Плотность дефектов и микроструктура a-SiGe:H в зависимости от состава.// Тезисы докладов отчетной конференции по программе: Топливо и энергетика. 19-20 дек. 2001 г., Москва, МЭИ., с. 165-166.

12. Мазуров А.В. Электрофизические свойства гетероструктур a-SiGe:H/c-Si.// Тезисы докладов Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «Электроника». Зеленоград, 19-30 ноября 2001 г. С. 43.

13. Отчет по базовой теме: "Микроструктура и свойства некристаллических материалов для полупроводниковых преобразователей энергии." Шифр 107-ГБ-53-Б -МФХ.

14. B.G.Budaguan, A.A.Sherchenkov, A.V.Mazurov, G.L.Gorbulin. Infrared detectors on the basis of a-SiGe:H/c-Si heterostructures. // Proceedings of SPIE's 47-th Annual Meeting, 7-11 July 2002, Seattle, [4795-27]. P.55.

15. Мазуров А.В., Апальков А.Б. Электрофизические свойства гетероструктур a-Si:H/c-Si, сформированных при различных температурах осаждения.// Тезисы докладов девятой всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика-2002". Москва. МИЭТ. 2002 г. С.48.

16. А.А.Шерченков, Б.Г.Будагян, А.В.Мазуров. Исследование электрофизических свойств гетероструктур a-Sffl/c-Si, сформированных высокоскоростным методом осаждения. // 5 Международный симпозиум "Алмазные пленки и пленки родственных материалов", ISDF-5, Харьков, 22-27 апреля 2002 г. С.55.

17. А.В. Мазуров, А.Б. Апальков. Исследование электрофизических характеристик гетероструктур a-SiGe:H/c-Si. // Тезисы восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. 28 февраля-1 марта 2002 г. Москва издатнельство Мэй том 2. С.32.

18. А.А. Шерченков, Б.Г. Будагян, А.В. Мазуров. Механизмы токопереноса в гетероструктурах a-Si:H/c-Si. // Тезисы докладов III Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники", 2-4 июля 2002, 2-4 июля 2002, Санкт-Петербург. С.23-24.

19. А.А.Шерченков, Б.Г.Будагян, А.В.Мазуров. Влияние содержания германия на механизмы токопереноса в a-SiGe:H/c-Si гетероструктурах. // Тезисы докладов III Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники", 2-4 июля 2002, Санкт-Петербург. С.48-49.

20. А.А.Шерченкова, Б.Г.Будагяна, А.В.Мазурова. Влияние концентрации германия на свойства гетероструктур a-SiGe:H/c-Si. // Международная конференция по физике электронных материалов ФИЭМ-02, Международная конференция 1-4 октября 2002 г. Калуга, Россия. С. 344-345.

21. Шерченков А.А., Будагян Б.Г., Мазуров А.В. Влияние содержания углерода на механизмы токопереноса в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si.

// Тезисы докладов. IV Международная научно-техническая конференция, МИЭТ, 19-21 ноября 2002 г. С.308.

22. Мазуров А.В., Шевченко М.В. Моделирование вольт-амперных характеристик гетероструктур a-SiGe:H/c-Si. // Тезисы докладов, Десятая всеросийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов (Зеленоград, 23,24 апреля 2003 г.). С.63.

23. А. А. Шерченков, Б.Г. Будагян, А.В. Мазуров. Влияние концентрации германия на свойства гетероструктур a-SiGe:H/c-Si. // Журнал "Перспетивные материалы 2003 г., №3". С.24-30.

24. "Investigation of tтипsport mechanisms in a-SiGe:H/c-Si heterostrucrures "A. Sherchenkov, B. Budaguan, A. Mazurov. International Conference "Micro- and nanoelectronics - 2003" (ICMNE-2003, Zvenigorod, Moscow district, October 6-10,2003). P.02-44.

25. А.В. Мазуров. Электрофизические свойства гетероструктур a-SiC:H/c-Si. // Тезисы докладов, Одиннадцатой всеросийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов (Зеленоград, 21-23 апреля 2004 г.). С.51.

26. Шерченков А.А., Будагян Б. Г., Мазуров А.В. Механизмы токопереноса и свойства гетероструктур a-SiC:H/c-Si. // Сборник трудов IV Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники" Санкт-Петербург 5-7 июля 2004 г. С.57-58.

Подписано в печать_

ЗакЛаДА Тираж 100 экз. Уч.-изд.л Формат 60x84 1/16. Отпечатано в типографии МИЭТ. 124498, Москва, МИЭТ.

№18 9 8 6

РНБ Русский фонд

2005-4 15770

Введение.

Глава 1. Современные представления о гетероструктурах на основе аморфных полупроводников.

1.1. Приборы на основе аморфных полупроводников.

1.1.1. Тонкопленочный полевой транзистор.

1.1.2. Высоковольтный тонко пленочный полевой транзистор.

1.1.3. Датчики изображения.

1.1.4. Солнечные батареи.

1.1.5. Фотодетектор на основе a-Si:H и его сплавов.

1.2. Энергетические диаграммы гетероструктур на основе кристаллических и аморфных полупроводников.

1.2.1. Модель энергетической диаграммы гетероструктуры на основе кристаллических полупроводников.

1.2.2. Особенности зонной диаграммы гетероструктур на основе аморфных полупроводников.

1.2.2.1. Модели энергетических состояний в неупорядоченных полупроводниках.

1.2.2.2. Модель энергетической диаграммы гетероструктуры аморфный/кристаллический полупроводник.

1.3. Механизмы токопереноса в гетероструктурах на основе кристаллических и аморфных полупроводников.

1.3.1. Диффузионная модель.

1.3.2. Модель термической эмиссии.

1.3.3. Модели, описывающие механизм переноса носителей заряда с помощью туннелирования.

1.3.3.1. Простейшие модели туннелирования.

1.3.3.2. Модель многоступенчатого туннелирования с захватом и эмиссией носителей на ловушках.

1.3.4. Ток, обусловленный генерацией и рекомбинацией носителей в обедненном слое.

1.3.5. Ток, ограниченный объемным зарядом (ТООЗ).

1.3.6. Эквивалентная электрическая схема гетероструктуры a- S i :Н(п-тип)/с- S i.

1.4. Выводы по главе 1.

Глава 2. Технология получения и методики измерений электрофизических и оптоэлектронных свойств тонких пленок и гетероструктур на основе аморфных полупроводников.

2.1. Технологии получения полупроводниковых аморфных пленок.

2.2. Методы исследования электрофизических и оптоэлектронных свойств гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник.

2.2.1. Измерение температурных зависимостей вольт-амперных характеристик гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов.

2.2.2. Измерение спектральных зависимостей вольт-амперных характеристик гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов.

2.3. Методы исследования состава и структуры пленок a-Si:H и сплавов на его основе.

2.3.1. Рентгеновский микрозондовый анализ.

2.3.2. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда.

2.3.3. Вторичная ионная масс-спектроскопия (ВИМС).

2.3.4. ИК - спектроскопия.

2.3.5. Электронный парамагнитный резонанс.

2.4. Методы исследования оптических и электрофизических свойств пленок гидрогенезированного аморфного кремния и сплавов на его основе.

2.4.1. Определение положения уровня Ферми в a-Si:H и его сплавах.

2.4.2. Определение оптической ширины запрещенной зоны пленок a-Si:H и его сплавов по спектрам оптического пропускания.

2.5. Методы определения энергетического распределения плотности состояний в щели по подвижности аморфного полупроводника.

2.5.1. Методика моделирования температурной зависимости фотопроводимости.

2.5.2. Моделирование спектральной зависимости коэффициента поглощения, измеренной по методу постоянного фототока.

2.5.3. Моделирование вольт-фарадных характеристик гетероструктур на основе a-Si:H и его сплавов.

2.6. Выводы по главе 2.

Глава 3. Исследование свойств гетероструктур на основе аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов.

3.1. Гетероструктуры a-Si:H/c-Si.

3.1.1. Температурные зависимости В АХ гетероструктур a-Si:H/c-Si.

3.1.1.1. Прямые ветви В АХ.

3.1.1.2. Обратные ветви В АХ.

3.1.2. Спектральные характеристики гетероструктур a-Si:H/c-Si.

3.2. Гетер оструктуры a-Si:H(n-thn)/c-Si.

3.2.1. Прямые ветви В АХ.

3.2.2. Обратные ветви ВАХ.

3.3. Гетероструктуры a-SiC:H/c-Si.

3.3.1. ВАХ гетероструктур a-SiC:H/c-Si.

3.3.1.1. Область прямых смещений.

3.3.1.2. Область обратных смещений.

3.3.2. Спектральные характеристики гетероструктур a-SiC:H/c-Si.

3.4. Гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si.

3.4.1. ВАХ гетероструктур a-SiGe:H/c-Si.

3.4.1.1. Область прямых смещений.

3.4.1.2. Обратные ветви ВАХ.

3.4.2. Спектральные характеристики гетероструктур a-SiGe:H/c-Si.

3.5. Выводы по главе 3.

Глава 4. Исследование свойств пленок a-Si:H и его сплавов.

4.1. Свойства пленок a-Si:H.

4.1.1. Анализ микроструктуры пленок a-Si:H по данным ИК-спектроскопии.

4.1.2. Оптические и электрофизические свойства a-Si:H.

4.1.3. Плотность состояний в a-Si:H и на границе раздела гетероструктуры a-Si:H/c-Si.

4.2. Свойства пленок a-Si:H (п-тип).

4.2.1. Химический состав пленок a-Si:H (п-тип).

4.2.2. Анализ микроструктуры пленок a-Si:H(n-thn) с помощью

ИК спектроскопии.

4.2.3. Оптические и электрофизические свойства пленок a-Si:Hn-THna.

4.3. Свойства пленок a-SiC:H.

4.3.1. Химический состав пленок a-SiC:H.

4.3.2. Микроструктура тонких пленок сплава a-SiC:H.

4.3.3. Оптические и электрофизические свойства a-SiC:H.

4.3.4. Плотность состояний в a-SiC:H и на границе раздела гетероструктур a-SiC:H/c-Si.

4.4. Свойства пленок a-SiGe:H.

4.4.1. Состав пленок a-SiGe:H.

4.4.2. Микроструктура тонких пленок a-SiGe:H.

4.4.3. Оптические и электрофизические свойства a-SiGe:H.

4.4.4. Плотность состояний в щели по подвижности a-SiGe:H и на границе раздела гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si.

4.5. Выводы по главе 4.

Глава 5. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах на основе a-Si:H и его сплавов.

5.1. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-Si:H/c-Si.

5.1.1. Моделирование температурных зависимостей В АХ и особенности токопереноса при прямых смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si.

5.1.2. Моделирование температурных зависимостей ВАХ и особенности токопереноса при обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si.

5.2. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-Si:H(n-thn)/c-Si.

5.2.1. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при прямых смещениях в гетероструктурах a-Si:H(n-THn)/c-Si.

5.2.2. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H(n-ran)/c-Si.

5.3. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si.

5.3.1. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при прямых смещениях в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si.

5.3.2. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при обратных смещениях в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si.

5.4. Природа энергетических состояний и особенности токопереноса в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si.

5.4.1. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при прямых смещениях в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si.

5.4.2. Моделирование температурных зависимостей и особенности токопереноса при обратных смещениях в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si

5.5. Выводы по главе 5.

В настоящее время неупорядоченные полупроводники, в частности, # аморфный гидрогенизированный кремний (a-Si:H) и сплавы на его основе находят широкое применение в технологии твердотельной электроники. Связано это, прежде всего, с уникальной совокупностью свойств этих материалов, изменяемых в широких пределах за счет варьирования технологических режимов осаждения, и возможности осаждения a-Si:H и его сплавов практически

6 2 на любую поверхность площадью до 10 см .

Поскольку технология формирования a-Si:H хорошо совместима с обычной кремниевой технологией производства интегральных схем, это явилось предпосылкой для создания приборов и устройств, совмещающих в себе ® аморфную и кристаллическую форму кремния. На сегодняшний день это, прежде всего, гетеропереходные биполярные транзисторы и пространственные активные матрицы на основе тонкопленочных полевых транзисторов для устройств ввода и вывода графической и видео информации, элементы солнечных батареи, датчики у-излучения, фотодатчики и мишени видиконов в трубках изображения.

Применение гетероструктур аморфный/кристаллический кремний (a-Si:H/c-Si) позволяет совместить высокую эффективность c-Si с низкой ® стоимостью получения a-Si:H. Однако практическая реализация приборов на их основе затруднена из-за того, что существует широкий набор параметров, чувствительных к технологии получения пленок a-Si:H (ширина щели подвижности, плотность состояний дефектов, изменение концентрации водорода и т.д.) и отсутствуют ясные представления о закономерностях формирования гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник.

Поскольку характеристики гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник во многом определяются особенностями переноса носителей в ^ них, изучение механизмов токопереноса в подобных гетероструктурах является важной научно-практической задачей. Ее решение способствует оптимизации технологии получения гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник и позволяет выявить закономерности формирования подобных гетероструктур. Кроме того, гетероструктуры аморфный/кристаллический полупроводник могут служить модельным объектом, изучение свойств которого будет способствовать выявлению закономерностей формирования более сложных для понимания гетероструктур аморфный/аморфный полупроводник. Таким образом, изучение особенностей механизмов переноса носителей заряда в гетероструктурах аморфны/кристаллический полупроводник является актуальной задачей твердотельной электроники.

Целью данной диссертационной работы являлось изучение механизмов переноса носителей заряда в гетероструктурах аморфный/кристаллический полупроводник, выявление взаимосвязи между технологическими параметрами получения аморфных полупроводников и электрофизическими свойствами гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, и определение оптимальных технологических параметров для получения гетероструктур приборного качества.

Научная новизна

1) Впервые исследованы прямые и обратные ветви В АХ гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si в широком диапазоне смещений (от 0 до 15 В, для прямых ветвей и от 0 до -15 В для обратных ветвей ВАХ) и температур (от комнатной до 250 °С), сформированных по высокоскоростной технологии роста пленок a-Si:H и сплавов на его основе методом НЧ ПХО.

2) Показана взаимосвязь между особенностями переноса носителей заряда в гетероструктурах a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si при прямых и обратных смещениях и электрофизическими свойствами аморфных пленок a-Si:H, a-Si.H(n-thn), a-SiC:H и a-SiGe:H. Установлено, что токи утечки через гетеропереход при малых прямых смещениях контролируются состояниями на границе раздела гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, расположенными вблизи уровня Ферми аморфного полупроводника, которые для a-Si:H и a-SiC:H обусловлены оборванными связями кремния, а для a-SiGe:H оборванными связями германия.

3) При малых прямых смещениях токоперенос в гетероструктурах a-SiGe:H/c-Si осуществляется за счет многоступенчатого туннелирования дырок из c-Si р-типа в a-SiGe:H до уровня дефектов, обусловленного оборванными связями Ge, где происходит их эмиссия в валентную зону аморфного сплава. При больших прямых смещениях ток ограничен пространственным зарядом, а его рост обеспечивается за счет термической активации захваченных электронов с уровней ловушек в верхней половине щели, обусловленных оборванными связями Si.

4) Установлено, что процессы генерации и рекомбинации, контролирующие перенос носителей заряда при высоких обратных смещениях в гетероструктурах a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-ran)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si происходят в обедненной области аморфного полупроводника.

5) Исследованы спектральные характеристики гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si. Анализ квантовой эффективности фотопреобразования гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si показал, что изучаемые гетероструктуры имеют высоко качественную границу раздела. Показано, что пик фоточувствительности гетероструктур a-SiGe:H/c-Si можно сдвигать в ИК область за счет уменьшения ширины запрещенной зоны сплава a-SiGe:H.

Практическая значимость

1) Разработаны стенды для измерения температурных и спектральных зависимостей ВАХ, которые позволяют проводить измерения в широком диапазоне температур с высокой точностью: ошибка в измерении тока не превышает 2,5%, а напряжения - 2%.

2) Предложены эквивалентные электрические схемы гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-THn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si как для прямых, так и для обратных смещений, которые позволяют описать вольт-амперную характеристику в широком диапазоне смещений и температур измерения. Моделирование ВАХ изучаемых гетероструктур с помощью предоженных эквивалентных электрических схем позволило с высокой точностью определить параметры переноса носителей заряда и выявить закономерности формирования подобных гетероструктур. Полученные таким образом результаты позволяют прогнозировать характеристики приборов на основе гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник.

3) Комплексный анализ электрофизических и оптоэлектронных свойств пленок a-Si:H, a-Si:H(n-thn), a-SiC:H и a-SiGe:H и результатов моделирования ВАХ гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si с использованием разработанной методики моделирования ВАХ, в основе которой лежат предложенные ЭЭС, позволил оптимизировать технологию получения гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник на основе a-Si:H и его сплавов, полученных методом НЧ ПХО при повышенных скоростях роста. Определены технологические режимы осаждения, при которых формируются гетероструктуры a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si приборного качества.

4) Выводы и рекомендации, сделанные в диссертационной работе Мазурова А.В. в части исследования электрофизических свойств и оптимизации технологии формирования гетероструктур на основе аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов с германием и углеродом, использованы в серии НИР по созданию фоточувствительных структур и в учебном процессе МИЭТ (ТУ) в лекционном курсе и лабораторном практикуме по дисциплинам «Материалы электронной техники», «Полупроводниковые преобразователи энергии» и «Физика и химия полупроводников». Результаты работы могут быть использованы при создании элементов солнечных батарей и датчиков излучения на основе аморфного гидрогенизированного кремния и его сплавов с германием и углеродом.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика моделирования прямых и обратных ветвей ВАХ гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-THn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si с использованием эквивалентных электрических схем, позволяющих описать ВАХ в широком диапазоне температур и прикладываемых к гетероструктурам смещений, а также определить параметры переноса носителей заряда.

2. Механизмы переноса носителей заряда при прямых и обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, сформированных при повышенных скоростях роста.

3. Взаимосвязь плотности состояний в щели по подвижности a-Si:H и сплавов на его основе и на границе раздела гетероструктуры аморфный/кристаллический полупроводник и механизмов переноса носителей заряда при прямых и обратных смещениях.

4. Формирование гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:II(n-tmn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si приборного качества в низкочастотной плазме (55кГц) тлеющего разряда при повышенных скоростях роста и низких температурах осаждения.

Апробация работы.

По результатам исследований были сделаны доклады на: Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2000»; Межвузовской научно-технической конференции "Электроника и информатика" МИЭТ, Зеленоград 1999-2004 гг.; конференции «Полупроводники-99», Новосибирск, 1999 г.; Международной школе-конференции по физическим проблемам в материаловедении полупроводников, Черновцы, 1999 г.; XI Научно-технической конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (Датчик - 99). Гурзуф.; 17th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, International Congress Centre Munich, Germany.; International workshop on "Modern problems in the physics of surfaces and nanostructures" 2001 Yaroslavl.; Отчетной конференции по программе: Топливо и энергетика. 2001 г., Москва, МЭИ.; Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «Электроника». Зеленоград, 2001 г.; SPIE's 47-th Annual Meeting, 2002, Seattle.; Восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. 2002 г. Москва. Мэй.; Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники", Санкт-Петербург, 2002г, 2004 г.; Международная конференция по физике электронных материалов ФИЭМ-02, 2002 г. Калуга,

Россия.; IV Международная научно-техническая конференция, Москва МИЭТ, 2002г.; International Conference "Micro- and nanoelectronics - 2003" (ICMNE-2003, Zvenigorod, Moscow district, 2003);

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ, в том числе: 1 в журнале "Перспективные материалы", 3 работы в трудах зарубежных конференций, а также тезисы докладов на российских и международных конференциях.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 220 страниц машинописного текста, включая 41 таблиц, 143 рисунка и список литературы в количестве 134 наименований и приложения

Основные результаты и выводы.

1. Впервые получены и исследованы гетероструктуры a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si приборного качества, осажденные методом НЧ (55 кГц) ПХО при повышенных скоростях роста. Разработана методика измерений вольт-ампераных характеристик гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник при различных температурах и различных длинах волн падающего излучения. Разработанные стенды позволяют проводить измерения ВАХ в диапазоне температур от комнатной до 250 °С и в диапазоне длин волн падающего излучения от 500 до 1100 нм с высокой точностью: ошибка в измерении тока не превышает 2,5%, а напряжения - 2%.

2. Исследование свойств слоев a-Si:H и его сплавов позволило установить, что с ростом температуры осаждения от 100 до 275°С наблюдается рост плотности состояний в нижней части щели по подвижности. При формировании слоев a-Si:H n-типа происходит кластерирование Si-H2 связей на внутренних поверхностях при содержании РН3 в газовой смеси менее 1,11%. С ростом концентрации РН3 этот процесс замедляется и практически полностью подавляется при максимальной концентрации РН3 (1,37%). Рост концентрации С в пленках a-SiC:H приводит к росту плотности состояний, при этом состояния вблизи уровня Ферми обусловлены оборванными связями Si. Введение Ge в a-Si:H приводит к замене Si-H связей на Ge-H. Установлено, что глубокие состояния в нижней части щели по подвижности a-SiGe:H обусловлены оборванными связями Ge, а в верхней половине - оборванными связями Si.

3. Предложены эквивалентные электрические схемы гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-THn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, позволяющие описать прямые и обратные ветви ВАХ в широком диапазоне прямых (от 0 до 15 В) и обратных (от 0 до -15 В) смещений. На основе предложенных схем разработано программное обеспечение и реализована методика моделирования ВАХ, позволяющая определять параметры преобладающих механизмов переноса при прямых и обратных смещениях в исследуемых гетероструктурах аморфный/кристаллический полупроводник. Полученные уточненные значения параметров позволили выявить закономерности формирования гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-Tim)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si.

4. Анализ спектральных характеристик гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si показал, что они имеют высокое качество границы раздела. Это может быть связано с пассивацией водородом оборванных связей в аморфных пленках и на границе раздела a-Si:H/c-Si, а также наличием ионной бомбардировки поверхности роста в НЧ разряде. Коротковолновый край поглощения квантовой эффективности фотопреобразования гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si определяется шириной запрещенной зоны аморфного полупроводника, а длинноволновый - межзонными оптическими переходами в узкозонном материале c-Si. Параметрами гетероструктур a-SiGe:H/c-Si можно управлять, сдвигая пик фоточувствительности в ИК область за счет уменьшения ширины запрещенной зоны сплава a-SiGe:H.

5. Анализ механизмов переноса носителей в гетероструктурах a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-THn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si показал, что при малых прямых смещениях многоступенчатое туннелирование дырок с захватом и эмиссией носителей заканчивается их эмиссией в валентную зону аморфного полупроводника. При этом уровень, с которого происходит эмиссия для гетероструктур a-Si:H/c-Si обусловлен нейтральными оборванными связями Si, а для a-SiGe:H/c-Si - дефектами типа оборванная связь Ge. Смена механизма переноса носителей заряда при малых прямых смещениях для гетероструктур a-SiC:H/c-Si с увеличением концентрации С в аморфной пленке от многоступенчатого туннелирования к омической зависимости объясняется ростом объемного сопротивления аморфного слоя и увеличением концентрации дефектов в a-SiC:H. Токи утечки через гетеропереход контролируются состояниями на границе раздела гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, расположенными со стороны аморфного полупроводника вблизи уровня Ферми, которые для a-Si:H и a-SiC:H обусловлены оборванными связями Si, а для a-SiGe:H - оборванными связями Ge.

6. Установлено, что при высоких прямых смещениях омическое сопротивление, оказывающее влияние на ВАХ всех исследованных гетероструктур, обусловлено объемным сопротивлением слоя аморфного полупроводника. Смена механизмов переноса носителей заряда в a-SiC:H/c-Si с увеличением концентрации С от омической зависимости к току, ограниченному объемным зарядом, обусловлена изменением объемного сопротивления слоя а-SiC:H и плотности состояний в щели подвижности a-SiC:H. Термическая активация носителей заряда в зону проводимости аморфного полупроводника, для гетероструктур a-Si:H/c-Si происходит с энергетических уровней, обусловленных двукратно заряженной оборванной связью Si, для a-Si:H(n-thn)/c-Si этот уровень обусловлен появлением дефектов, связанных с легированием a-Si:H атомами фосфора, а для a-SiGe:H/c-Si обусловлен оборванными связями кремния.

7. Установлено, что увеличение плотности состояний в запрещенной зоне a-Si:H и a-SiGe:H увеличивает вероятность возникновения в гетероструктурах a-Si:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si при малом обратном смещении многоступенчатого туннелирования с захватом и эмиссией носителей заряда на ловушках. Токи утечки в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si при малых обратных смещениях определяются энергетическими состояниями со стороны a-SiC:H, расположенными вблизи уровня Ферми и обусловленными оборванными связями Si. Для гетероструктур a-SiGe:H/c-Si смена механизма переноса носителей заряда от многоступенчатого туннелирования к ТООЗ при малых обратных смещениях с увеличением концентрации GeH4 в газовой смеси связана с уменьшением ширины запрещенной зоны формируемого a-SiGe:H.

8. Установлено, что в области больших обратных смещений для гетероструктур a-Si:H(n-thn)/c-Si, сформированных при концентрации РН3 в газовой смеси более 1,22%, появляется механизм переноса носителей заряда, обусловленный процессами генерации и рекомбинации носителей заряда в обедненной области a-Si:H(n-tnn). Как и в случае прямых смещений смена механизмов переноса носителей заряда при обратных смещениях в a-SiC:H/c-Si с увеличением концентрации С в пленке обусловлена ростом объемного сопротивления слоя a-SiC:H и увеличением плотности состояний в щели подвижности a-SiC:H.

9. Установлено, что процессы генерации, контролирующие перенос носителей заряда при высоких обратных смещениях для гетероструктур a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, происходят в обедненной области аморфного полупроводника. Определено сродство к электрону и коэффициент температурного изменения щели по подвижности для слоев a-Si:H, a-Si:H(n-thn), a-SiC:H и a-SiGe:H. Установлено, что на величину сродства к электрону влияет изменение плотности состояний на границе раздела гетероструктур a-Si:H/c-Si и в щели по подвижности a-Si:H.

10. Комплексный анализ свойств пленок a-Si:H и его сплавов, и гетероструктурах a-Si:H/c-Si, a-Si:H(n-thn)/c-Si, a-SiC:H/c-Si и a-SiGe:H/c-Si, сформированных в НЧ (55 кГц) плазме тлеющего разряда, позволил определить технологические режимы формирования гетероструктур приборного качества. Установлено, что гетероструктуры a-Si:H/c-Si приборного качества формируются при температуре подложки 225 °С. При этом ширина запрещенной зоны для a-Si:H равна 1,78 эВ, обеспечиваются максимальное значение фоточувствительности пленок (1,5 106) и минимальные значения плотности состояний на границе раздела гетероструктуры a-Si:H/c-Si (Nss=l,l Ю11 см"2). Показано, что при температуре подложки, равной 200°С, и концентрации РНз в смеси реакционных газов 1,22% формируются гетероструктуры a-Si:H(n-thn)/c-Si приборного качества. При этом Eg для a-Si:H п-типа составляет 1,73 эВ, уровень Ферми наиболее близко расположен к краю зоны проводимости (отстоит от нее на 0,34 эВ), наблюдаются высокие значения темновой проводимости (8 10"4 Ом"1 см" ). Установлено, что при Тп~320 С гетероструктуры a-SiC:H/c-Si приборного качества формируются при концентрации СН4 в смеси реакционных газов 20%. При этом плотность состояний на границе раздела гетероструктуры a-SiC:H/c-Si минимальна и

11 9 составляет 4,2 10 см" . Оптимальной концентрацией GeH4 в смеси реакционных газов при ТП=225°С для получения гетероструктур a-SiGe:H/c-Si приборного качества является 9,1%. В этом случае фоточувствительность пленки a-SiGe:H

4,9 104, ширина щели по подвижности - 1,64 эВ, плотность состояний на границе

11 2

раздела гетероструктуры a-SiGe:H/c-Si равна 1,5 10 см" .

1. Paul.W., Anderson D.A., Sol.Energy Mat., 5, 229 (1981)

2. Fritshe H., Sol.Energy Mat., 3, 447 (1980)

3. Спир У., Ле Комбер П. Фундаментальные и прикладные исследования материала приготовляемого в тлеющем разряде// В кн.: Физика гидрогенизированного аморфного кремния.- М.: Мир, 1987. Вып.1. С. 85-155.

4. М. Bohm. State Tehnology, 1983, v.31, p.125-131.

5. P. F. Bloser, S. D. Hunter, G. O. Depaola, and F. Longo arXiv: astro-ph/030833. vl. 19 Aug 2003.

6. E. Pincik 1, H. Kobayashi , J. Mullerova , K. Gmucova , M. Jergel , R. Brunner ,M. Zeman , M. Zahoran acta physica slovaca 2003 vol. 53 No. 4, p. 267 -278

7. Matthias Hillebrand, Frank Blecherl, Jurgen Sterzel, Markus Bohm Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 762 © 2003 Materials Research Society

8. H. Gleskova, S. Wagner, Applied Surface Science 175-176, pp.12-16 (2001)

9. A. M. Brockhoff, H. Meiling, F. H. P. M. Habraken, and R. E. I. Schropp, Proc.Electrochem. Soc. Thin Film Transistor Technologies IV, Boston (1998).

10. Tuan H.C. Mat-Res.Sos. Symp. Proc., 1986, v. 70, p.651-656.15. «Неупрорядоченные полупроводники». Под. ред. А.А. Айвазова. Издательство МЭИ, Издательство "Высшая школа" М. 1995. 352 с.

11. Sassaki С.A., Arasak А.Т., Carreno М.Р., Kamagawa A., Pereyra J. J of Non-Cryst. Solids, 1989, v. 115, p. 90-92.

12. Д. Карлсон, К. Вронски. «Солнечные батареи из аморфного кремния». В кн. Аморфные полупроводники / Под. ред. Бродски. М. Мир. 1982. с. 355-411.

13. Аморфные полупроводники/ Под ред. М.Бродски.- М.: Мир, 1982. 419с.

14. Аморфные и поликристаллические пленки / Под ред.Хейванга.- М.: Мир, 1987. 158с.

15. D. Caputo, G. de Cesare, A. Nascetti, F. Palma, R. De Rosa, M. Tucci. 2nd World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion. Proceedings of the International Conference held at Vienna, Austria 6-10 July 1998.

16. K.Kumagai: Report of 31st Solar Energy Tech. Promotion Committee, New Sunshine Project HQ, MITI, (June, 1994) 83.

17. Sawada Torn, Terada Norihiro, Tsuge Sadaji, Baba Toshiaki, Takahama Tsuyoshi, Wakisaka Kenichiro, Tsuda Shinya and Nakano Shoichi "High-efficiency a-Si/c-Si heterojunction solar cell", First WCPEC; Hawaii, Dec. 5-9, 1994, pp. 12191226.

18. G. de Cesare, F. Irrera, M. Tucci. Mat. Res.Symp.Proc.Vol. 467 © 1997 Materials Research Society, pp 937-942

19. R. L. Anderson. IBM J. Res. Dev. 4, 283 (1960)

20. R. L. Anderson. Solid-State Electronics vol. 5, pp. 341-351.

21. P.W. Anderson, Phys. Rev., vol. 109, № 5, (1958), pp.1492-1505.

22. Cohen M.H., Fritzsche H., Ovshinsky S.R., Phys. Rev. Lett., vol. 22, № 20, (1969), pp.1065-1068.

23. H. Matsuura, H. Okushi, «Electrical properties amorphous/crystalline semiconductor heterojunction» // in «Amorphous and microcrystalline silicon devices», ed. by J. Kanicki (Artech House, Boston, 1992), vol II, pp.517-561.

24. Б.Л. Шарма, Р.К. Пурохит «Полупроводниковые гетеропереходы». М. Советское Радио. 1979. 226 с.

25. А. Милне, Д. Фхойт «Гетеропереходы и переходы металл полупроводник». М. Мир. 1975. 432 с.

26. S. Fonash, Solar Cell Device Physics, (Academic Press, New York, 1981).

27. A.G. Ghynoweth, W.L. Feldmann, and R.A. Logan, Phys. Rev. 121,684 (1961).

28. A.R. Riben and D.L. Feucht, Solid-State Electronics 9, (1966), pp. 10551065.

29. A.R. Riben and D.L. Feucht, Int. J. Electron. 20, 583 (1966).

30. W. Franz, Handb. Phys.17, 155 (1956).

31. H. Matsuura, T. Okuno, H. Okushi, and K. Tanaka, J. Apll. Phys. 55(4). (1984), pp. 1012-1019.

32. H. Matsuura. J. Apll. Phys. 64(4). (1988). pp. 1964-1973.

33. H. Matsuura. IEEE Transactions on electron devices. Vol. 36 (12) pp. 29082914.

34. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 1984) т,1 с. 455.

35. L. F. Marsal, J. Pallares, X. Correig, J. Calderer and R. Alcubilla. J. Appl. Phys., vol.79, No 11, 1996, pp. 8493-8497.

36. L. F. Marsal, J. Pallares, X. Correig, A. Orpella, D.Bardes, and R. Alcubilla. J. Appl. Phys., vol.85, No 2, 1999, pp. 1216-1221.

37. M. Ламперт, П. Марк. Инжекционные токи в твердых телах. М.: Мир, 1973,416 с.

38. A. Rose, Phys. Rev. 97, 1538 (1955).

39. П. А. Иванов, О.И. Коньков, Е. И. Теруков. ФТП, 34 (5), 617 (2000)

40. L. F. Marsal, J. Pallares, X. Correig and R. Alcubilla. Semicond. Sci. Technol. 11 (1996). pp.1209-1213.

41. A.A. Айвазов, Б.Г. Будагян. Электронная промышленность. 1995 №4-5 .С.65-67.

42. Б.Г.Будагян, А.А.Шерченков, А.Е.Бердников, В.Д.Черномордик. Микроэлектроника. 2000. Т.29. №6. С.442-448.

43. B.G.Budaguan, A.A.Aivazov, M.N.Meytin, A.G.Radosel'sky. «The perspectives of high-rate low frequency a-Si:H films deposition: solar cell application and stability control». Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1998. vol.485, pp.297-302.

44. B.G. Budaguan, A.A. Aivazov, A. Yu Sazonov, A. A. Popov, and A. E. Berdnikov. «High-rate deposition of a-Si:H films in 55 kHz glow discharge: growth mechanisms and film structure». // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1997. vol. 467. pp. 585-590.

45. Ю.Н. Коркишко, А.Г. Борисов, Н.Г. Никитина, JI.C. Суханова, В.З. Петрова, «Методы исследования состава и структуры материалов электронной техники», часть 1, М. МГИЭТ(ТУ). 1997. 256 с.

46. JI. Фелдман, Д. Майер. «Основы анализа поверхности тонких пленок». М.: Мир. 1989. 344 с.

47. Kniffler N., Schroeder В., Geiger J. «Vibrational spectroscopy of hydrogenated evaporated amorphous silicon films» // J. Non-Cryst. Solids. 1983. vol.58, pp.153-163.

48. Реймер Дж., Петрич M. «Структурные неоднородности в аморфных гидрированных полупроводниках приборного качества». В кн.: «Аморфный кремний и родственные материалы» / Под. ред. Х.Фрицше. М.: Мир. 1991. С. 1339.

49. Абрагам А., Блини Б. «Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов». T.l. М.: Мир. 1972. 651 С.

50. Штуцман М., Бигельсен Д. «Микроскопическая структура дефектов в a-Si:H и родственных материалах» В кн.: Аморфный кремний и родственные материалы. Под ред. X. Фрицше. М: Мир. 1991. С.257-289.

51. Morimoto A., Tsujimura Y., Kumeda М., Shimizu Т. «Properties of hydrogenated amorphous Si-N prepared by various methods» // Jpn. Journ. Appl. Phys. 1985. Vol.24, pp. 1394-1398.

52. Stutzmann M. «On the structure of dangling bond defects in silicon». // Z. Phys. Chem. 1987. vol. 151. pp. 211-222.

53. Б.Г. Будагян «Особенности структуры и физические свойства неупорядоченных полупроводников». Учебное пособие . М: Миэт. 1994. С.95.

54. Н. Мотг, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир, 1982. 662 с.

55. JI. Лей Фотоэмиссия и оптические свойства// В кн.: Физика гидрогенизированного аморфного кремния. М.: Мир, 1988. Вып. 2. С. 86-216.

56. D.S.Shen and S.Wagner, J. Appl. Phys. 78, 278 (1995).

57. M. Шур. Физика полупроводниковых приборов. T.l М.: Мир, 1992. 480с.

58. К.В. Шалимова. "Физика полупроводников". М.: Энергоиздат. 1985. 391 с.

59. Vanechek М., Kocka J., Stuchlik J., Kozisek Z., Stika О., Triska A. «Density of states in undoped and doped glow discharge a-Si:H» // Solar Energy Mater., vol 8, (1983), pp. 411-423.

60. Кочка Й., Ванечек M., Триска А. «Энергия и плотность состояний в щели подвижности a-Si:H» // В кн: Аморфный кремний и родственные материалы. Под ред. X. Фрицше. М:Мир. 1991. С.189-222.

61. А.Г. Казанский. «Неравновесные фотоэлектрические процессы в аморфном гидрированном кремнии» // Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. 1992. Москва. 461 с.

62. G. Sasaki, S. Fujita, A. Sasaki «Gap-states measurement of chemically vapour-deposited amorphous silicon: High-frequency capacitance-voltage method», J. Appl. Phys. 53 (2), 1982, pp. 1013-1017.

63. D. К. Sharma, К. L. Narasimhan «Analisis of high-frequency capacitance of amorphous silicon-crystalline silicon heterojunctions», Phil. Mag. B, 63 (1991), pp. 543-550.

64. A.B. Бирюков. «Электрофизические свойства и природа локализованных состояний в гетеропереходах на основе a-Si:H и его сплавов» // Диссертация на соискание ученой степени кндидата технических наук. 2000. Москва. 174 с.

65. Б.Г. Будагян, А.А. Айвазов. «Физико-химические основы базовой технологии получения аморфного гидрогенизированного кремния». М. МГИЭТ(ТУ). 1996. 60 с.

66. Н. Mimura, Y. Hatanaka. Japanese Journal of Applied Physics.,24(5), L355, (1985).

67. A. J. Harris, R.S. Walker, and R. Sneddon. J.Appl.Phys.51 (8), August 1980.

68. Ю.Н. Николаев, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь, Е.И. Теруков. Фоточувствительность гетероконтактов a-Si:H/n-InSe. ФТП, т. 34, вып. 6, 2000. С. 704-706.

69. Ю.Н. Николаев, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь, Е.И. Теруков. Фотоэлектрические явления в гетероструктурах a-Si:H/p-CuInSe2. ФТП, т. 34, вып. 6, 2000. С. 685-687.

70. Ю.Н. Николаев, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь, Е.И. Теруков. Поляризационная фоточувствительность гетеропереходов a-Si:H/c-Si. ФТП, т. 34, вып. 7, 2000. С. 818-821.

71. Ю.Н. Николаев, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь, Е.И. Теруков. Фотовольтаический эффект в гетероструктурах a-Si:H/n-InSe. ФТП, т. 34, вып. 9, 2000. С. 1105-1108.

72. Шерченков A.A., Будагян Б.Г., Мазуров A.B. "Влияние содержания углерода на механизмы токопереноса в гетероструктурах a-SiC:H/c-Si" Тезисы докладов. IV Международная научно-техническая конференция, МИЭТ, 19-21 ноября 2002г. С. 308.

73. Мазуров А.В. Электрофизические свойства гетероструктур a-SiGe:H/c-Si. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «Электроника». Зеленоград, 19-30 ноября 2001 г. С. 43.

74. А. А. Шерченков, Б.Г. Будагян, А.В. Мазуров "Влияние концентрации германия на свойства гетероструктур a-SiGe:H/ c-Si " Журнал "Перспетивные материалы 2003 г., №3".С. 24-30.

75. J. Bullot, M. P. Schmidt. Phys. Status Solidi В 143 (1987) 345.

76. H. Wieder, M. Cardona, C. R. Guarnieri. Phys. Status Solidi В 92 (1979) 99.

77. Brodsky M.H., Cardona Manuel, Cuomo J.J. Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering. Phys. Rev. В, T. 16, № 8, 1977. C. 3556-3571.

78. Langford A.A., Fleet M.L., Nelson B.P., Lanford W.A., Maley N. Infrared absorption strength and hydrogen content of hydrogenated amorphous silicon. Phys. Rev. В, T. 45, № 23, 1992, pp. 13367-13377.

79. Furukawa Shoji, Matsumoto Nobuo. Estimation methods for localized-state distribution profiles in undoped and phosphorous-doped a-Si:H. Phys. Rev. В, T. 27, № 8, 1983. C. 4955-4960.

80. Pollard W.B., Lucovsky G. Phonons in polysilane alloys. Phys. Rev. B, 1982, T. 26,№6.C. 3172-3180.

81. Freeman E.C. and Paul William. Infrared vibrational spectra of rf-sputtered hydrogenated amorphous silicon. Phys. Rev. В T. 18, № 8, 1978, pp. 4288-4300.

82. Ouwens J.Daey, Schropp R.E.I. Hydrogen microstructure in hydrogen amorphous silicon. Phys. Rev. В, T. 54, № 24, 1996, pp. 17759-17762.

83. Lucovsky G., Nemanich R.J., Knights J.C. Structural interpretation of the vibrational spectra of a-Si:H alloys. Phys. Rev. В, T. 19, № 4, 1979, pp. 2064-2073.

84. Shanks M., Fang C.J., Ley L., Cardona M., Demond F.J., Kalbitzer S. Infrared spectrum and structure of hydrogenated amorphous silicon. Phys. Stat. Solidi (В), T. 100, № 1, 1980, pp. 43-56.

85. E. Morgado, Phyl. Mag. В 63, 529 (1991).

86. К. Зеегер. "Физика полупроводников". М.: Мир. 1977. 616 с.

87. Е. N. Economou, D.A. Papacostantopoulos. Phys. Rev. B14, 620 (1976)

88. D.A. Papacostantopoulos, E. N. Economou. Phys. Rev. B24, 7233 (1976)

89. W.E. Pickett, D.A. Papacostantopoulos, E. N. Economou. Phys. Rev. B28, 2232 (1983).

90. K.F. Feenstra et al., 12nd World Conference and Exibition on Photovoltaics Solar Energy Conversion, 6-10 July, 1998, paper No VD1.19

91. M. Shanks, C. J. Fang, L. Ley, M. Cardona, F. J. Demond, S. Kalbitzer, Phys. Stat. Solidi B, vol. 100 1 (1980)43-56.

92. Morimoto, T. Miura, M. Kumeda, T. Shimizu, Jpn. J. Appl. Phys. vol. 21, (1982), L.2.

93. R.S. Sussmann, R. Ogden, «Photoluminescence and optical properties of plasma deposited amorphous Sij.xCx alloys», Phil. Mag. B, vol 44 (1981), p. 137.

94. T. Fuji, M. Yoshimoto, T. Fuyuki, H. Matsunami, Jap. J. Appl. Phys. 36 (1997), p. 289.

95. Matsuda, Y. Yamaoka, S. Wolf, M. Koyama, Y. Imanishi, H. Kataoka, H. Matsuura, K. Tanaka, J. Appl. Phys. 60 (1986), p. 4025.

96. A. Desalvo, F. Giorgis, C.F. Pirn, and E. Trecco, P. Rava, R. Galloni, R. Rizzoli, and C.Summonte. J. Appl. Phys. 81 (12), 15 June 1997.

97. I.Solomon, L.R.Tessler. Very high-gap tetrahedrally coordinated amorphous silicon-carbon alloys. MRS Proc., 1994, Vol. 336, pp.505-510.

98. S. J. Jones, Y. Chen, D. L. Williamson, R. Zedlitz, G. Bauer. Microstructural transition and degraded opto-electronic properties in amorphous SiGe:H alloys. Appl. Phys. Lett., 1993, vol. 62, #25, pp. 3267-3269.

99. B. G. Budaguan, A. A. Sherchenkov, A. E. Berdnikov, J. W. Metselaar, A. A. Aivazov. The properties of a-SiC:H and a-SiGe:H films deposited by 55 kHz PECVD. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 557, 1999, pp. 43-48.

100. Yu-Pin Chou and Si-Chen Lee. J. Appl. Phys., 83 (8), 4111 (1998).

101. P.Wickboldt, D.Pang, W.Paul, J.H.Chen, F.Zhong, C.-C.Chen, J.D.Cohen, D.L.Williamson. High performance glow discharge a-Si(.xGex:H of large x. J. Appl. Phys., 1997, Vol. 81, No 9, pp.6252-6267.

102. MacKenzie K.D., Eggert J.R., Leopold D.J., Y.M. Li, Lin Y.M., Paul W. «Structural, electrical and optical properties of a-Sii.xGex:H and an infrared electronic band structure», Phys. Rew. B, vol. 31 (1985), pp. 2198-2212.

103. Dong N.V., Dank Т.Н., Leny J.Y., J. Appl. Phys., vol. 52 (1981), p. 338.

104. Роуз А. Основы теории фотопроводимости.-М.: Мир 1966.-192 с.

105. Р. Срит, Д. Бегельсон. Спектроскопия локализованных состояний// В кн.: Физика гидрогенизированного аморфного кремния. М.: Мир, 1988 г., вып. 2 С. 247-328.

106. Аморфный кремний и родственные материалы, под ред. X. Фрицше. // М.Мир, 1991, 544 с.

107. P. Viktorovitch, G. Moddell, W. Paul. In: Tetrahedrally Bonded Amorphous Semiconductors ( R.A. Street, D.K. Biegelsen, D.K. Knights, eds.) 1981, p. 186.

108. A.B. Мазуров "Электрофизические свойства гетероструктур a-SiC:H/c-Si" Тезисы докладов, Одиннадцатоя всеросийская межвузовскаянаучно-техническая конференция студентов и аспирантов (Зеленоград, 21-23 апреля 2004 г.). С.51.

109. Справочник "Физические величины". Под редакцией И.С. Григорьева, Е. 3. Мейлихова. 1991 г. С. 1231.

110. Мазуров А.В., Шевченко М.В. "Моделирование вольт-амперных характеристик гетероструктур a-SiGe:H/c-Si" Тезисы докладов, Десятая всеросийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов (Зеленоград, 23,24 апреля 2003 г.). С. 63.

111. B.G.Budaguan, A.A.Sherchenkov. Near-infrared tunable response photoetectors based on amorphous/crystalline silicon heterostructures prepared by the r.f. magnetron sputtering technique. // Thin Solid Films. 1997. Vol. 299. P. 173-177.

112. J.P.Kleider, C.Longeaud, P.Roca i Cabarrocas, P.St'ahel, P.Sladek. Low defect density a-SiGe:H alloys for Solar cells. Proc. 2nd WCPSEC, Vienna, 1998, Vol.1, pp. 838-841.

113. Шерченков А. А., Будагян Б. Г., Мазуров А.В. "Механизмы токопереноса и свойства гетероструктур a-SiC:H/c-Si" Сборник трудов IV Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники" Санкт-Петербург 5-7 июля 2004 г. С.57-58.